逆变器并联电感



微电网三相逆变器并联（六）不同容量逆变器输出功率按比例分配MATLAB/Simulink仿真

在微电网孤岛运行模式下，实现不同容量逆变器输出功率按比例分配的核心在于下垂控制参数与线路阻抗的协同设计。以下为关键实现步骤及仿真验证要点：

1. 下垂控制参数配置原则

参考值统一所有逆变器的下垂控制器需设置相同的参考频率（(f_{ref})）和参考电压幅值（(U_{ref})），确保系统同步运行。

下垂系数与容量反比有功-频率下垂系数 (m_p) 和无功-电压下垂系数 (n_q) 需满足：[m_{p1}/m_{p2} = n_{q1}/n_{q2} = S_{N2}/S_{N1}]其中 (S_N) 为逆变器额定容量。例如，容量比为2:1时，(m_{p2} = 2m_{p1})，(n_{q2} = 2n_{q1})。

线路阻抗匹配输出线路阻抗 (Z_{line}) 应与逆变器容量成反比，即 (Z_{line1}/Z_{line2} = S_{N2}/S_{N1})。可通过调整线路电阻/电感实现。

2. MATLAB/Simulink仿真实现步骤(1) 搭建双逆变器并联模型

主电路两台三相逆变器通过线路阻抗连接至公共耦合点（PCC），负载采用RLC并联模型模拟实际负荷。

控制策略采用电压外环+电流内环的双闭环控制，下垂控制模块生成参考电压，经虚拟阻抗修正后输入内环。

(2) 参数设置示例逆变器1：容量 (S_{N1}=20kVA)，(m_p=0.001)，(n_q=0.01)，线路阻抗 (Z_1=0.5+j1Omega)逆变器2：容量 (S_{N2}=10kVA)，(m_p=0.002)，(n_q=0.02)，线路阻抗 (Z_2=1+j2Omega)负载：初始负载 (P_1=30kW, Q_1=15kVar)，1秒后投入 (P_2=30kW, Q_2=15kVar)。(3) 仿真波形分析

功率分配两台逆变器有功/无功功率比稳定在2:1，验证下垂系数设计的有效性。

频率与电压频率偏差小于0.05Hz，电压幅值波动在1%以内，满足并联稳定性要求。

3. 关键问题与解决方案问题：传统下垂控制在阻性线路中功率分配偏差大，电压/频率易失稳。解决方案：引入虚拟阻抗控制，通过软件修正等效输出阻抗，使阻性线路呈现感性特征，从而解耦有功/无功功率。具体实现将在后续文章中展开。4. 结论

通过合理配置下垂系数、线路阻抗及统一参考值，可在MATLAB/Simulink中验证不同容量逆变器功率按比例分配的可行性。仿真结果表明，该方法在感性线路中有效，但需进一步优化以适应实际微电网的阻性环境。

有哪些办法可以减小或消除逆变器的输出电压中的谐波

减小或消除逆变器的输出电压中的谐波，可以采用以下办法：

串联电感：

通过在逆变器输出端串联适当的电感，可以有效地滤除高频谐波成分。这是因为电感对高频信号的阻抗较大，可以使得高频谐波在电感上产生较大的压降，从而达到滤除谐波的目的。

并联电容：

在逆变器输出端并联电容也是一种常用的减小谐波的方法。电容对高频信号具有低阻抗特性，可以吸收高频谐波成分，从而降低输出电压中的谐波含量。

优化滤波电路：

逆变器内部的滤波电路设计对于减小输出电压中的谐波至关重要。通过优化滤波电路的结构和参数，可以进一步提高滤波效果，降低谐波含量。

提高逆变器输出波形质量：

选择具有高质量输出波形的逆变器也是减小谐波的有效方法。高质量的逆变器通常采用先进的控制技术和滤波技术，以确保输出电压的波形接近理想的正弦波，从而降低谐波含量。

合理使用负载：

在使用逆变器时，应确保负载与逆变器的输出功率匹配，并避免接入非线性负载，这些负载可能会产生额外的谐波成分。

综上所述，通过串联电感、并联电容、优化滤波电路、提高逆变器输出波形质量以及合理使用负载等方法，可以有效地减小或消除逆变器的输出电压中的谐波。

逆变器两个电感并联还是串联省电

串联逆变器在节能方面表现出更明显的效果。以500kW的透平差热设备为例，通过可控硅串联逆变和可控硅并联逆变的比较，在相同的加热温度下，串联逆变的耗电量（大约在320-350kWh/T）比并联逆变（大约在400-450kWh/T）更低，从而在节能方面具有更显著的优势。

微电网三相逆变器并联（四）基于虚拟阻抗的下垂控制MATLAB/Simulink仿真实现

微电网三相逆变器并联（四）基于虚拟阻抗的下垂控制MATLAB/Simulink仿真实现

一、引言

在微电网中，三相逆变器并联运行是一种常见的配置方式，以实现功率的灵活分配和系统的稳定运行。然而，由于线路阻抗的差异和下垂控制本身的局限性，传统的下垂控制策略在低压微电网中往往难以达到理想的功率分配效果。为了解决这一问题，引入虚拟阻抗成为了一种有效的手段。

二、为什么要引入虚拟阻抗

感性环境适应性：传统P-f、Q-U下垂控制适用于输电线路阻抗呈感性的环境。然而，孤岛运行的微电网通常是低压系统，线路阻抗呈阻性，这导致有功功率和无功功率难以解耦控制，影响功率分配的精度。

功率分配不均：各微电源到公共母线连接点的距离不同，导致线路阻抗存在差异。这种差异使得微电源之间的输出难以按比例分配，无功功率难以精确分配，与实际有较大的偏差。

为了解决上述问题，引入虚拟阻抗可以改变逆变器输出阻抗的特性和大小，使逆变器控制系统的等效输出阻抗近似感性，满足功率按比例分配的条件。

三、虚拟阻抗的原理

虚拟阻抗的原理是通过在控制系统中加入虚拟阻抗环节，改变系统总等效阻抗的特性。当加入的电感足够大时，系统总的等效输出阻抗呈感性，满足传统P-f、Q-U下垂控制的适用条件。

虚拟阻抗等效电路如下图所示：

在图中，输入到电压电流双闭环控制器的参考电压U*ref是经过虚拟阻抗环节后得到的。加入虚拟阻抗后，通过调节B点的频率和电压幅值实现对A点输出功率的控制。

指令电压U*ref的计算公式为：

U*ref = Uref - Zv * Io

其中，Zv为引入的虚拟阻抗，包括虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv。

基于虚拟阻抗的下垂控制框图如下：

四、基于虚拟阻抗的下垂控制仿真

为了验证基于虚拟阻抗的下垂控制的有效性，我们搭建了由两台逆变电源构成的孤岛型微电网仿真模型。两台逆变电源输出线路阻抗存在差异，逆变电源1输出线路阻抗为0.04Ω+0.0004H，逆变电源2输出线路阻抗为0.02Ω+0.0003H。逆变电源采用P-f、Q-U下垂控制和输出电压外环、电感电流内环双闭环控制。

负载Load1有功P1=20kW，无功Q1=20kVar；负载Load2有功P2=10kW，无功Q2=10kVar。负载Load1始终保持投入状态，1s时投入负载Load2，2s时切除负载Load2。

1. 未加虚拟阻抗的传统下垂控制仿真结果

在未加虚拟阻抗的情况下，两台微电源输出的无功功率未能得到均分。线路阻抗较小的逆变电源2发出的无功功率大于线路阻抗较大的逆变电源1，且负载增减时功率波动比较大。具体仿真结果如下图所示：

逆变电源输出频率f：逆变电源输出电压幅值U：逆变电源输出有功功率P：逆变电源输出无功功率Q：

2. 引入虚拟阻抗的改进下垂控制仿真结果

在加入虚拟阻抗后，两台逆变电源等效输出阻抗呈感性，满足传统下垂控制的适用条件。两台逆变电源输出的有功和无功功率都能得到均分，且功率分配的精度较高。在系统带负载启动和负载增减变化时，功率过渡过程平滑且时间短。具体仿真结果如下图所示：

逆变电源输出频率f：逆变电源输出电压幅值U：逆变电源输出有功功率P：逆变电源输出无功功率Q：

五、结论

通过引入虚拟阻抗，可以显著改善微电网中三相逆变器并联运行时的功率分配效果。仿真结果表明，加入虚拟阻抗后，两台逆变电源输出的有功和无功功率都能得到均分，且功率分配的精度较高。在系统带负载启动和负载增减变化时，功率过渡过程平滑且时间短。因此，基于虚拟阻抗的下垂控制是一种有效的微电网控制策略。

三相LCL型并网逆变器仿真介绍（并入谐波电网，谐波抑制）

三相LCL型并网逆变器仿真介绍（并入谐波电网，谐波抑制）

三相LCL型并网逆变器是一种高效的电力电子设备，其拓扑结构相较于L型滤波器具有更强的谐波抑制能力，同时成本和体积也更小。以下是对三相LCL型并网逆变器并入谐波电网的仿真介绍，重点讨论其谐波抑制策略。

一、三相LCL型并网逆变器拓扑结构

三相LCL型并网逆变器的基本拓扑结构如图1所示，包括三相逆变器、电感L1、电容C、电感L2、公共并网点（PCC）、电网电感LG以及电网电源ug。

二、LCL型并网逆变器的谐振问题与解决策略

LCL型逆变器虽然具有诸多优点，但由于其三阶系统的特性，存在谐振问题，容易引起系统的不稳定。特别是在电网背景谐波含量较高时，容易引起较大的谐波电流。为解决这一问题，目前主要有两种策略：有源阻尼和无源阻尼。

无源阻尼：通过在系统中合适的位置增加电阻，如电感上串联电阻、电容上并联电阻，来增大系统阻尼，抑制谐振。其中，电容器两端并联电阻是最合适的无源阻尼方式，但会增大系统损耗。

有源阻尼：通过控制策略实现阻尼效果，保证系统稳定的同时，不带来额外的损耗，也不会削弱滤波器对高频谐波的抑制能力。电容电流补偿法是目前最合适的有源阻尼方式。

三、三相LCL型并网逆变器仿真模型

图2展示了采用电容电流补偿法的三相LCL型并网逆变器控制/电路拓扑图。该仿真模型中，电网电压中串入了一串谐波分量，用来模拟三相LCL型并网逆变器并入谐波电网中的表现。

仿真模型采用外环并网电流控制（控制并网电流幅值大小及相位），内环采用电容电流补偿的方式。图3为simulink仿真模型，图4为电网电压及并网电流对比图。

通过FFT分析，并网电流中的谐波含量为7.06%。由于LCL型并网逆变器输出谐波阻抗较小，因此其并入谐波电网中容易引起较大的谐波电流。

四、谐波抑制策略——前馈补偿

为抑制并网电流中的谐波电流，可采用前馈补偿的方式。其原理为：并网电流主要由控制参考值Iref以及干扰项电网电压ug的影响叠加而成。通过分析系统传递函数，在控制中反方向再叠加一个ug的影响，从而可以在一定程度上抑制电网电压ug的影响，降低其谐波分量。

添加前馈补偿后的仿真模型如图5所示。经过前馈补偿后，并网电流的畸变程度明显降低。图6为添加前馈补偿后的电网电压及并网电流波形图，图7为并网电流FFT分析结果。

可以看到，在其他任何参数不变的前提下，经过前馈补偿后，并网电流的谐波含量降至了3.92%，谐波抑制效果显著。

五、总结

三相LCL型并网逆变器在并入谐波电网时，通过采用有源阻尼策略（如电容电流补偿法）和前馈补偿策略，可以有效抑制并网电流中的谐波分量，提高系统的稳定性和电能质量。对于深入研究LCL型并网逆变器的原理、参数设计、谐波抑制策略等，可参照相关专业书籍如《LCL型并网逆变器的控制技术》等。

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